电力系统分析基础 第三章课件.ppt

,电力工程系,Department of Electrical Engineering,电力系统分析基础Power System Analysis Basis （三）,电力工程系Department of Electrical,第三章 简单电力网的计算与分析,本章主要内容：,1. 潮流计算的目的及内容,2. 电压降落（损耗、偏移）、功率损耗的计算,3. 手算潮流的原理和方法,1)辐射型：,2)两端型：,3)环网型：,同一电压等级：已知末端电压或首末端电压,不同电压等级：归算电压或折算参数,计算自然功率（力矩原理）、强迫功率,找功率分点、打开、按辐射型计算,单级：从电源点打开无强迫功率,多级：电磁环网归算法、等值法,4. 潮流调整：,自然分布、串联电容、串联电抗、附加串联加压器,第三章 简单电力网的计算与分析 本章主要内容：1. 潮流,第三章 简单电力网的计算与分析,潮流计算的目的及内容,稳态计算不考虑发电机的参数电力网计算（潮流计算）,负荷（P，Q）,潮流计算,给定,发电机（P，V）,求解,各母线电压,各条线路中的功率及损耗,计算目的,用于电网规划选接线方式、电气设备、导线截面,用于运行指导确定运行方式、供电方案、调压措施,用于继电保护整定、设计,第三章 简单电力网的计算与分析潮流计算的目的及内容稳态计算,第一节 基本概念,一、负荷的表示,*,负荷一般以功率表示：单位 P（kw）、 Q（kvar）、S（kva）,第一节 基本概念一、负荷的表示*负荷一般以功率表示：单位,第一节 基本概念,二、电压降落、电压损耗、电压偏移,目的：对于一条线路（变压器）有负荷流过时，首末端电压不等，造成电压损耗，可以推导已知端的S和U时求另一端的S和U,1、已知U2及S2求U1,*,*,第一节 基本概念二、电压降落、电压损耗、电压偏移目的：对于,以U2为参考电压,纵分量,横分量,*,*,*,*,*,以U2为参考电压纵分量横分量*,纵分量,横分量,2、已知U1及S1求U2,3、实际计算时的简化（按二次项式展开取前两项）,纵分量横分量2、已知U1及S1求U23、实际计算时的简化（按,电压降落,电压损耗,电压损耗百分比：,不超过10%,当Q为负值即容性负载时，U可能为负值，末端电压高于首端电压,电压偏移,电压偏移%,反映供电电压质量,电压调整,电压调整%,U20为线路末端空载电压,电压降落电压损耗电压损耗百分比：不超过10%当Q为负值即容性,三、功率损耗,线路、变压器存在阻抗和导纳，消耗P和Q 消耗能量，产生热量，老化设备,1、线路中功率损耗的计算,末端导纳中的损耗,阻抗中的损耗,首端导纳中的损耗,三、功率损耗线路、变压器存在阻抗和导纳，消耗P和Q 消,三、功率损耗,2、线路上的电能损耗,输电效率,有关负荷的系数,最大负荷利用小时数,年负荷率,年负荷损耗率K(年负荷率)+(1-K) (年负荷率)2,线损率%,最大负荷损耗时间：max与Tmax及功率因数有关,三、功率损耗2、线路上的电能损耗输电效率有关负荷的系数最大,3、变压器中功率损耗的计算,3、变压器中功率损耗的计算RTjXT-jBTGT,第二节 辐射型网络的潮流计算,一、同一电压等级开式网计算,计算时，开式网负荷一般以集中负荷表示，并且在计算中总是作为已知量,已知：末端电压Ua时，求Ud 及Sd，或已知首末端电压Ud时，求Ua 及Sd,第二节 辐射型网络的潮流计算一、同一电压等级开式网计算计算,合并简化,1、已知Ua时（精确计算）,末端导纳消耗功率：,注入a点的功率：,段线路中功率损耗：,段线路中电压降落：,第一步,R+ jX R + jXR+ jXacdb,确定B点电压：,第二步：同第一步方法相同，求第II、III段中的压降及功率损耗,B点的等值负荷：,最终：,说明：各线路电压降纵分量相位不同，不能做代数相加,确定B点电压：第二步：同第一步方法相同，求第II、III段中,2、已知Ud时（简化计算）,取各点电压为UN，计算各点对地电纳中的功率Qi，然后与负荷合并,再计算各点功率，仍从第I段起算功耗及各点注入功率,I段,II段,2、已知Ud时（简化计算）取各点电压为UN，计算各点对地电纳,最后计算各点电压，以Ud为参考，由III段回算,III段,其余以此类推,最后计算各点电压，以Ud为参考，由III段回算III段其余以,3、35KV及以下线路的简化处理,忽略线路电纳,计算电压时不考虑线路中的损耗,各段中损耗,各段电压降落纵分量,电压损耗,作业：电网如图所示，线路额定电压110KV，首端电压为118KV，求运行中各点电压及各断线路中功率损耗,3、35KV及以下线路的简化处理忽略线路电纳计算电压时不考虑,二、不同电压等级开式网计算,电网中有变压器时需归算：降压 一次侧，升压 二次侧,折算后的阻抗与具有变比为K的理想变压器串联,只用折算后的参数,这种方法在两侧电压经变压器时要归算,开始时按一次侧（或二次侧）额定电压计算，计算结果反归算,二、不同电压等级开式网计算电网中有变压器时需归算：降压,第三节 两端供电网计算,概念：两个电源同时从两侧向网内供电两端供电网,模型：,等值图：略去导纳支路,推导过程：,第三节 两端供电网计算概念：两个电源同时从两侧向网内供电,两边取共扼乘3UN,不考虑网络中功率损耗时,两边取共扼乘3UN不考虑网络中功率损耗时,同理从a端推导：,对于有n+1段，n个负荷的情况：,物理解释：,第一部分：,力矩原理，自然分布,第二部分：,强迫循环功率,上述推导初步功率分布（不计线路功率损耗）,同理从a端推导：对于有n+1段，n个负荷的情况：物理解释：,几点说明：,两端网络从功率点分开，按开式网计算功率损耗及电压降,计算循环功率时，两端电压及额定电压已有效值带入计算（各点电压的相位差角不大）,均一电力网络：,功率分点某一节点功率，有两侧电源供给，标记 有功与无功功率分点可能不在同一点上,求功耗时，功率分点电压未知，近似以UN代,如单位长度电阻相同：,几点说明：两端网络从功率点分开，按开式网计算功率损耗及电压降,第四节 环形网络中的潮流计算,一、单电压等级环形网的潮流计算,概念：单电压级环形网络环路中无变压器接入,模型：,等值图：从母线1上将环网分开，把变压器损耗记入负载,Z31,1,3,Z23,2,Z12,1,第四节 环形网络中的潮流计算一、单电压等级环形网的潮流计算,推导：按两端供电网络计算，取U1=U1,二、多级电压闭式网的潮流计算,概念：电磁环网闭式电网中具有变压器接入,模型：,推导：按两端供电网络计算，取U1=U1二、多级电压闭式网的,推导：有两种解题方法,1、归算法，折算到线路侧,当k1k2时，两端有压降：,有循环功率：,推导：有两种解题方法1、归算法，折算到线路侧k1:1 ( 1,2、用型等值网络,利用两端供电的公式计算（比较麻烦）,2、用型等值网络利用两端供电的公式计算（比较麻烦）,第五节 电力网络的简化方法及其应用,一、电力网的简化方法,推导：,结论：,1、等值电源法,第五节 电力网络的简化方法及其应用一、电力网的简化方法推导,2、负荷转移法,(1) 二点变一点,(2)一点变二点,2、负荷转移法(1) 二点变一点(2)一点变二点1ikj2Z,3 、消去节点法,采用 负荷移置和星网变换,3 、消去节点法采用 负荷移置和星网变换Z1nZ2nZkn,二、简单电力网络潮流计算的实践,P123例3-5：等效电源法及负荷转移法求解。 结论：等效电源法可得真解，负荷转移法不能随意使用,P124例3-6：多环网系统利用负荷转移法求解。 计算过程：先消节点（负荷转移）化简网络，形成主环，算主环网潮流，再把负荷移回原处，求原网潮流，在功率分点处解开算功率损耗，最后计算电压降落。 结论：负荷转移法可以在各节点电压的大小和相位相差不大情况下使用。,P129例3-7：计及负荷静态电压特性后的潮流计算。 结论：费时，费力，一般不考虑。,二、简单电力网络潮流计算的实践P123例3-5：等效电源法及,作业,1、某电力系统等值电路如图2所示，已知ZAB=4+j24 欧，若始末两端电压有效值分别为240kv和220kv,末端无功为QB=150Mvar,末端有功未知。求：末端功率因数和始端视在功率。,2、一环形电力系统如图4所示，电源点在D点，负荷在A，B，C点，其中从A经D到C的弧形距离为400米，弧线AB和BC的长度分别是200米和100米。图中BC作为环网的联络线，为使BC之间不流过电流，试求电源D的具体位置应在何处？（其中线路单位长度的阻抗相同，各负荷功率因数也相同）。,作业1、某电力系统等值电路如图2所示，已知ZAB=4+j24,第六节 电力网络潮流的调整控制,潮流调整,开式网无法调整，取决于各点负荷,环网变压器分接头，一般用于调整无功功率,两端供电电源电压或功率（幅度小）,一、调整控制潮流的必要性及调控原理,功率自然分布,单位长度参数相等时按长度分布,不等时，取有功功耗最小按电阻分布,缺点：有时不能满足安全、优质、经济的要求,手段,串联电容串联在阻抗相对过大的线路上,附加串联加压器产生环流或强制循环功率,串联电抗限流，避免该线段过载,第六节 电力网络潮流的调整控制潮流调整开式网无法调整，取,调控原理：附加串联加压器产生强迫循环功率,加入附加电动势：,考虑到R X ，取R =0，则：,串联电势,纵向产生强迫循环功率的无功部分,横向产生强迫循环功率的有案可查功部分,改变电压大小改变网络中无功功率的分布,改变电压相位改变网络中有功功率的分布,调控原理：附加串联加压器产生强迫循环功率加入附加电动势,举例说明：,举例说明：j20140MW200MW100MWj20,二、具体实现方法,1、串联电抗原理上存在缺陷，未使用,2、串联电容,高压输电系统中提高稳定,中压配电系统中改善电压质量,未能作为控制潮流手段须开关频繁投切,3、借附加串联加压器控制潮流,二、具体实现方法1、串联电抗原理上存在缺陷，未使用2、串联,4、借灵活交流输电装置控制潮流,概念：灵活交流输电系统是指以晶闸管（即可控硅）置换传统交流输电系统中各种机械式调节器和开关后所呈现的新系统,可控串联电容,改变晶闸管的触发角可平滑地并在较大范围内改变其容抗,4、借灵活交流输电装置控制潮流概念：灵活交流输电系统是指以,可控移相器,仍是串联加压器,以晶闸管和电源变压器二次侧若干个绕组替代了原用以调节附加电动势大小的分接头，可得+13-13共27级调节,快速有载调节，不影响供电的连续性,可控移相器仍是串联加压器以晶闸管和电源变压器二次侧若干个绕组,综合潮流控制器,交流直流交流系统替代移相器,可改变线路电压的大小和相位，等值地串入电容或电感、等值地并入电容或电感。,综合潮流控制器交流直流交流系统替代移相器可改变线路电压的,